광음향단층촬영기(PAT) 임상통과 후 의료시장 진출기대
연구용이나 실험용 제품으로만 출시되고 있는 광음향단층촬영(PAT)기기의 임상통과가 진행되면서 의료용 시장에 진출할 경우 급격한 성장이 전망된다.
PAT 시장의 규모는 지난 2012년 약 6천400만 달러 정도이며 오는 2016년에는 1억2000만달러까지 비교적 빠르게 성장할 것으로 전망된다.
PAT는 광음향효과를 활용하는 비침습 영상의료기기로 광학적 특성과 초음파적 특성을 이용해 생체 내 조직의 구조적 영상 뿐 아니라 기능영상, 신진대사 영상 및 유전자나 생체분자 영상 구현이 가능하다.
광(Optics)은 생체를 투과할 수 있는 정도가 작아 진단기기나 치료기기로서 개발하는데 한계가 있지만 PAT 기기는 광을 이용하면서도 생체 내 영상을 얻을 수 있는 깊이를 초음파 수준까지 확대시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 생체 내의 평면구조가 아닌 3D구조의 이미지를 제공할 뿐 아니라 기능적인 이미지도 제공한다.
이번 호에서는 빠르게 성장하고 있는 의료장비 PAT 진단기기의 기술 흐름과 시장 전망에 대해 알아본다.
글 |한국과학기술정보연구원(www.kisti.re.kr) 산업시장분석실 책임연구원 김유일
선진 영상 의료기기, 광음향 단층 촬영기기
광음향 단층촬영(PAT, Photoacoustic Tomography) 기기는 광음향효과1)(Photoacoustic Effect)를 활용하는 비침습 영상의료기기로서, 광학적 특성과 초음파적 특성을 이용하여 생체 내(인체 내) 조직의 구조적(Structural) 영상 뿐만 아니라 기능(Functional)영상, 신진대사(Molecular and Genetic) 영상을 구현할 수 있는 의료기기이다.
광음향 단층촬영기기는 광음향 현미경(Photoacoustic Micro- scopy, PAM), 광음향 단층촬영기기(Photoacoustic Computed Tomography, PACT), 광음향 내시경((Photoacoustic Endosopy, PAE)로 세분화 할 수 있다.
PAM은 해상도는 높지만 내 투과도가 낮아서 주로 연구용이나 전임상용으로 개발되고 있고 PACT와 PAE는 생체 내의 단층구조나 3차원 구조를 보여주고 있어서 주로 영상의료기기로 개발되고 있다.
다양한 형태로 응용 가능한 광음향 단층촬영
광음향 단층촬영(PAT)기기의 시장은 용도에 따라 ‘생명과학연구용’, 치료제 개발이나 전임상 실험 등에 사용하는 ‘임상연구용’ 및 진단이나 치료도구의 위치추적 등과 같은 ‘의료 영상 기기용’으로 구분할 수 있다. 제품의 형태에 따라서는 앞서 언급한대로 PAM, PACT, PAE 등으로 제품을 구분할 수 있다.
PAT기기는 생체에 적용하여 영상을 획득하는 기술이 소개된 후인 1996년에 처음 특허가 출원되었으며, 3D 제품이 시장에 출시되기 시작한 것은 2010년부터다. 현재까지 임상시험을 통과한 의료용 제품은 없으며, 지금까지 출시된 제품은 연구용이나 실험동물이 3차원 단층영상을 제공하는 전임상 실험용 제품들이다. PAT 시장의 규모는 2012년 약 6,400만 달러 정도이며, 2016년에는 1.2억 달러까지 비교적 빠르게 성장할 것으로 전망되고 있다.
높은 성장이 기대되는 이유는 초기 단계라 시장규모가 작은 것도 있지만, 임상통과가 임박해지면서 의료용 시장이 열리면 빠른 성장이 기대되기 때문이다.
2008년부터 업체들이 PAT제품들의 의료용 시장출시를 위한 임상시험을 시작했으며, 빠르면 올해 안으로 임상시험을 통과한 제품이 나와 의료용 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다. 임상시험은 유방암 관련이 4건으로 가장 많으며, 전립선암, 방광 및 신장암, 흑색종 등 암 관련 진단 및 관절염 등을 진단하는 용도로 진행되고 있다.
특허 출원 및 시장 경쟁 상황
현재 PAT 시장에 전임상 실험용으로 제품을 출시하고 있는 회사는 Endra와 Visualonics가 있다. Endra는 워싱턴 대학의 Lihong Wang교수가 자문위원으로 활동하면서 Nexus 128이라는 제품을 출시했다. 이 제품은 3차원 영상을 제공하는 최초의 제품으로 알려져 있다. 기본적으로 전임상용 실험기기로 쥐와 같은 작은 실험동물의 3차원 영상을 제공하며, 3차원 영상을 시간에 따라 제공한다는 의미에서 4차원 영상을 제공한다.
국내 판매 가격은 5억 5000만원으로 공개되어 있다.2)
Visualonics사는 1999년에 설립한 회사로 초음파 진단기기를 만들던 캐나다 회사다. 2010년 SonoSite사에 7,100만 달러에 인수되었으며 2011년 12월에는 SonoSite사가 Fujifilm에 9억9,500만 달러에 인수됨에 따라 현재는 Fujifilm사에 속해 있다.
PAT제품은 ‘Vevo Lazr platform'이라는 형태로 판매되고 있으며, 2차원 및 3차원의 생체 영상을 제공하는 전임상용 실험기기이다.
이 외에도 PAT관련 특허를 처음 출원한 OptoSonics, Fujifilm사, 그 다음으로 Canon사와 Philips사, Seno Medical Instruments 등이 관련 특허를 가장 많이 출원하고 있어 향후 PAT 시장에 진출할 준비를 하고 있다.
국내에는 삼성전자가 관련 특허를 국내에 출원했으며, 연구기관으로는 한국전자통신연구원이 관련 특허를 국내외에 출원 하고 있다. 이외에도 연세대학교, 이화여자대학교, 전북대학교 등 몇몇 대학 및 연구기관이 PAT의 프로브나 소프트웨어 개발에 관련한 국가 연구개발 프로젝트에 참여하고 있다.
제품 출시가 임박한 영상의료기기
광기반 의료기기에 대한 트렌드 자료가 소개되면서 상용화 가능성에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 하지만, 내시경을 제외하면 의미 있는 규모의 시장으로 성장한 광기반 의료기기는 개인용 기기인 온열치료기 외에는 없는 것이 사실이다. 최근 OCT가 안과용 진단기기로 일반화 되고 있으나 단일 응용분야라는 한계로 시장 규모가 그리 큰 편에 속하지는 않는다. 하지만, 지속적으로 응용분야가 확대됨에 따라 시장규모에 대해 주목할 필요가 있다.
광(Optics)은 생체를 투과할 수 있는 정도가 작아 진단기기나 치료기기로서 개발하는데 한계가 있다. 하지만 PAT기기는 광을 이용하면서도 생체 내 영상을 얻을 수 있는 깊이를 초음파 수준까지 확대시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.
PAT기기는 현재 신생아 뇌 이미지, 전립선암 진단, 관절염 진단, 유방암 진단, 아테롬성 동맥경화 진단 등 다양한 영상진단기기로서 개발이 시도되고 있다.
특히 주목받는 부분은 동맥 경화진단과 암 진단인데 이는 PAT기기가 헤모글로빈의 산화된 형태와 환원된 형태를 구분한 이미지를 제공하며, 지방이나 멜라닌, DNA, RNA를 이미지화 할 수 있는 기술적인 장점을 가지고 있기 때문이다.
유방암 진단기기 PAT 시장 활성화
이런 기술적인 장점에도 불구하고 새로운 방식의 진단기기가 시장에서 성공하기 위해서는 반드시 넘어야할 장애물이 있다. 기존 진단방식에 익숙한 의사들이 새로운 진단기기를 채택할 수 있도록 설득하는 것도 그중 하나이다. 특히 유방암 진단기기로서의 PAT는 기존 진단방법의 문제점을 해결할 수 있는 장점들을 가지고 있어 의사들이 PAT를 새로운 진단기기로 채택해야 할 이유를 제공하고 있다. 이런 측면에서 PAT가 시장에 출시되면 빠르게 성공할 가능성이 크다.
유방암의 진단에 주로 사용되는 기존 진단방법은 X-ray인 데 재발 가능성이 많은 유방암의 경우 방사선 피폭량 때문에 사용이 제한된다는 점과 치밀유방의 경우 X-ray로서 진단이 잘 안된다는 점 등이 주요한 문제점들이다. 이에 반해 PAT의 경우 혈관생성을 보다 조기에 발견할 수 있다는 점과 광(Optics)를 이용하기 때문에 무해하다는 점. 장비도 고가가 아니라는 점 등 기존 진단방법이 갖고 있는 문제를 해결할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 현재 PAT는 유방암 진단을 목적으로 다수의 임상시험이 진행되고 있는 상태로 조만간 임상결과가 나올 것으로 기대되고 있다.
광학이용 영상진단기 고해상도로 기술파급 효과 커
우리나라의 경우 의료용 레이저 광원을 개발하는 회사가 많으며 초음파 진단기술 또한 비교적 높은 수준으로 알려져 있다. PAT는 이들 기업들에게 기술의 새로운 응용분야로서 의미를 가질 수 있다. 또한 시장에 진입하는 도입기 제품으로서 향후 시장 확대와 다양한 응용분야 개발도 기대되고 있다. 국내에서도 한국전자통신연구원이 침투 깊이 60mm, 해상도 60μm의 융합형 PAT프로브를 국가 프로젝트로 개발하고 있다. 광학 의료기기 개발과 관련한 기업들은 향후 기술개발과 시장에서의 변화를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있는 것으로 판단된다.
자료출처 |KISTI MARKET REPORT
미국 의료 영상 촬영기기 시장 동향
노령인구 증가와 건강보험 개혁법안으로 첨단의료 영상 촬영기기 수요 확대
미국 시장 전문 조사기관인 Frost &Sullivan에 따르면, 2012년 기준 전 세계 의료 영상 촬영기기 시장 규모는 241억 달러를 기록했으며, 미국은 그중 25%인 60억 달러로 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
이 의료 영상 촬영기기 시장이 미국 내에서 지속적으로 성장하는 가장 큰 이유는 65세 이상 고령인구 증가에 따른 의료 수요 확대와 2013년 정부 지원 확대에 따른 메디케어 보상범위 확대, 기술발전으로 인한 테스트의 정확성 향상 및 접근 용이성 등의 이유가 있다.
GE, Philips 독점
전 세계 영상 촬영기기 수요의 지속적인 증가로 2017년까지 연평균 성장률은 4.4%, 시장 규모는 299억 달러에 도달할 것으로 예측된다.
미국 의료 영상 촬영기기시장의 75% 이상을 GE Healthcare, Philips Healthcare, Siemens Healthcare가 독점하고 있으며, 그 외 Fujifilm, Hitachi, Toshiba 등 기업이 경쟁하는 구도를 보인다.
컴퓨터 단층촬영(CT) 기기 수입 현황
미국 USITC(United States International Trade Commission) 수입 통계자료에 따르면 미국 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography apparatus based on the use of X-rays) 시장의 수입규모는 2012년 기준 전년 동기보다 8.7% 감소한 3억522만 달러를 기록했으며, 2013년 1월부터 7월까지 수입량은 전년 동기 대비 22.9% 증가했다.
이 시장의 주요 수입국으로는 독일이(48.1%) 미국 수입시장 내 선두를 차지하고 있고, 뒤를 이어 일본 (21.7%), 중국 (18.2%), 이스라엘 (8.3%), 벨기에 (1.1%), 한국 (1.1%) 순이다. 2012년 기준 한국의 대미국 수출액은 390만 달러로 미국 수입시장 내 6번째의 위치를 차지하고 2011년 595만 달러보다 약 34.4% 감소했으나 2012년에는 전년 동기 대비 약 166.7% 증가세를 보였다.
고령인구증가로 수요 확대
미국 50세 이상 고령인구 증가로 의료기기 수요 더욱 증가할 전망이다. 2012년 기준 미국 내 50세 인구가 전체 인구의 28%를 차지하면서 인구 고령화가 급격히 진행되어 그에 따른 의료서비스에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있어 의료기기의 수요도 지속적으로 성장했다.
고령 인구층의 증가는 전체 의료비 지출 증가를 가져와 향후 전반적인 의료기기시장 뿐 아니라 의료 촬영기기의 수요 증가를 견인할 것으로 기대된다. 지난 2010년 미국은 급증하는 의료비를 통제하기 위해 내시경과 유방암 검진과 같은 초기진단을 위해 들어간 검사비용을 각 보험회사에서 제공할 의무를 보장하는 건강보험개혁법(The Affordable Care Act, ACA)을 발효했다.
이에 따라 MRI, CT, NM, 초음파 기기 사용 시 보험 환급혜택을 받을 수 있어 과거 높은 촬영비로 검사를 받을 수 없던 소비자의 의료 영상 촬영 수요가 크게 증가할 것으로 기대된다.
자료출처 | KOTRA 시카고 무역관(www.globalwindow.org)
